有机—无机杂化钙钛矿材料的SKPM研究

发布时间：2018-04-30 04:03

  本文选题：钙钛矿 + 溶液法　； 参考：《重庆大学》2016年硕士论文

【摘要】：基于有机-无机杂化钙钛矿材料CH_3NH_3PbX_3(X代表卤族元素)的太阳能电池在2009年异军突起,转换效率迅速从最初的3.8%上升到目前已经超过20%。同时,钙钛矿的合成只需采用简单的溶液法,需要的处理温度不超过150℃,是一种经济、高效的光伏材料。在钙钛矿太阳能电池快速发展的同时,背后的物理机制却还不甚明了,需要更多技术手段来阐明材料本身的光电性质。本文采用简单的溶液法合成了一系列常用的钙钛矿材料,包括CH_3NH_3PbI_3和CH_3NH_3PbI_(3-x)Cl_x、CH_3NH_3Pb(I1-xBr_x)3和CH_3NH_3Pb(Br1-xCl_x)3等。利用SKPM分别研究了这些钙钛矿的形貌和表面电势,具体工作内容如下:(1)溶液法合成棒状结构和颗粒结构的CH_3NH_3PbI_3钙钛矿。SKPM结果表明对于棒状结构的CH_3NH_3PbI_3钙钛矿样品,它们的表面电势不受样品合成条件和样品尺寸的影响。证明了钙钛矿样品的电学性质稳定,对杂质、缺陷等不敏感。另外,SKPM结果表明在样品与FTO衬底的界面处,钙钛矿的能带向下弯曲大约45meV。(2)详细研究了颗粒结构的CH_3NH_3PbI_3钙钛矿。首先,通过SKPM的形貌图、相位图、电势图,综合分析出在钙钛矿颗粒的形成过程中,Pb I2可能不会完全反应。样品的吸收谱结果也佐证了这一点。然后,研究了钙钛矿在不同类型导电衬底上的表面电势,说明钙钛矿的导电类型依赖于衬底的导电类型。另外,研究CH_3NH_3PbI_3颗粒的光致电荷分离效应和在外电场作用下的形貌改变。(3)用SKPM研究不同浓度前驱体溶液制备的CH_3NH_3PbI_(3-x)Cl_x钙钛矿的表面电势,认为CH_3NH_3PbI_(3-x)Cl_x的电势变化很有可能跟掺杂的氯元素含量相关。(4)用UV-vis、PL、SKPM等手段研究了混合型钙钛矿CH_3NH_3Pb(I1-x Br_x)3和CH_3NH_3Pb(Br1-xCl_x)3的光电性质。通过表面电势的变化,能够知道材料功函数的改变。对于部分样品中出现的局域功函数差别也进行了说明。
[Abstract]:Solar cells based on organic-inorganic hybrid perovskite (CH_3NH_3PbX_3(X), which represents halogen elements, sprang up in 2009, and the conversion efficiency rose rapidly from 3.8% to more than 20%. At the same time, the synthesis of perovskite only needs a simple solution method, and the treatment temperature is not more than 150 鈩，

本文编号：1822971